如何在无指针/引用的情况下实现C++多态调用派生类方法

我定义了基类Base和继承它的派生类Child，Base中声明了一个virtual成员函数，Child重写了该函数。我想声明一个Base类对象，用Child的构造函数初始化它，然后调用Child版本的成员函数。以下是我的代码：

#include <iostream>

class Base {
public:
    virtual int give_number(int x) { return x; }
};

class Child : public Base {
public:
    int give_number(int x) { return x+1; }
};

int main() {
    Base base;
    Child child;
    Base child2;
    child2 = Child();
    std::cout << "Base says " << base.give_number(1) << "\n";
    std::cout << "Child says " << child.give_number(1) << "\n";
    std::cout << "Child2 says " << child2.give_number(1) << "\n";
}

这段代码的实际输出是：

Base says 1
Child says 2
Child2 says 1

但我期望的输出是：

Base says 1
Child says 2
Child2 says 2

请问有没有办法实现这个需求？

这是对象切片导致的问题：当你把Child对象赋值给Base对象时，Child中属于派生类的额外信息会被“切掉”，最终child2只是一个纯粹的Base对象，调用虚函数时自然只会执行Base的版本。

要实现你的需求，不能直接用基类对象存储派生类实例，必须借助指针或引用来触发虚函数的多态性：

方案1：使用基类指针 #

通过基类指针指向派生类对象，这样不会发生切片，调用虚函数时会根据实际对象类型执行对应版本：

#include <iostream>

class Base {
public:
    virtual int give_number(int x) { return x; }
};

class Child : public Base {
public:
    int give_number(int x) { return x+1; }
};

int main() {
    Base base;
    Child child;
    Base* child2 = new Child(); // 基类指针指向派生类实例
    std::cout << "Base says " << base.give_number(1) << "\n";
    std::cout << "Child says " << child.give_number(1) << "\n";
    std::cout << "Child2 says " << child2->give_number(1) << "\n";
    delete child2; // 手动释放堆内存，避免泄漏
}

方案2：使用基类引用 #

引用必须在声明时初始化，不能像对象那样后续赋值，通过基类引用绑定到派生类对象，同样能触发多态：

#include <iostream>

class Base {
public:
    virtual int give_number(int x) { return x; }
};

class Child : public Base {
public:
    int give_number(int x) { return x+1; }
};

int main() {
    Base base;
    Child child;
    Child child_obj;
    Base& child2 = child_obj; // 基类引用绑定到派生类对象
    std::cout << "Base says " << base.give_number(1) << "\n";
    std::cout << "Child says " << child.give_number(1) << "\n";
    std::cout << "Child2 says " << child2.give_number(1) << "\n";
}

如果想绑定临时对象，可以使用const引用：

const Base& child2 = Child();

核心原因 #

C++的虚函数多态性只有通过指针或引用才能生效，因为它们保存的是实际对象的地址/绑定关系，不会丢失派生类的类型信息。而直接赋值基类对象会发生切片，只保留基类部分，自然无法触发派生类的虚函数实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者duckmayr